JP4886863B2 - 電子ペンシステム及び電子ペン - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルのタッチ面に対する電子ペン及び指によるタッチ操作に応じた画像をタッチ面に表示させる電子ペンシステムに関するものである。

電子ペンとタッチパネルとを組み合わせた電子ペンシステムが知られている。この種の電子ペンシステムは、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及しているが、タッチパネルを大画面の表示装置と組み合わせることで、多人数を対象にしたプレゼンテーションや講義で使用することができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボード（電子黒板）として用いる技術が知られている（特許文献１参照）。

このような大型の電子ペンシステムにおいては、一方の手で電子ペンを持って描画などの所要の操作を行いながら、他方の手の指で別の操作を行ったり、あるいは１人のユーザーが電子ペンを持って所要の操作を行う一方で、電子ペンを持たない別のユーザーが指で所要の操作を行うといった使用方法が考えられ、電子ペンと指とを使い分けて使用することができるようにすると、使い勝手が良くなる。

このような要望に関連して、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを判別して、各々に予め与えられた機能に応じた制御を行う技術が知られている（特許文献２参照）。

また、静電容量方式のタッチパネルでは、ユーザの指先で直接、あるいは単なる導電性材料からなるペンツールでタッチ操作を行うことができることから、電子ペンが不要であるが、利便性を高めるためにペンツールに電気的な工夫を凝らした技術が知られている（特許文献３・４参照）。

特開２００８−１１８３０１号公報 特許第２５９９０１９号公報 特開平６−１９８４９号公報 特許第２８７７０８９号公報

しかるに、前記特許文献２に開示された従来の技術では、接触面積に基づいてタッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを判別する、すなわち接触面積が大きければ指、小さければ電子ペンと判断するようにしている。しかしながら、このような判別方法では、指の小さな子供がタッチ操作を行った場合、電子ペンと誤判定する可能性が高く、特に教育用途でインタラクティブホワイトボードとして用いる場合には問題がある。

また、この従来の技術では、指のみを検出可能な抵抗膜方式のパネルと、電子ペンと指との双方を検出可能な電磁結合方式のパネルとを積層して、指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを判別するようにしている。しかしながら、このような構成では、方式の異なる複数のパネルを必要とするため、製造コストが嵩む難点があり、さらに、複数のパネルを張り合わせるため、検出精度が低下する可能性がある。

一方、前記特許文献３・４に開示された従来の技術では、ペンツール自体の利便性を高めることができるものの、タッチ操作を行った指示物がペンツールと指とのいずれであるかを判別することができない。

ところで、電子ペンに、ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じて接続されるスイッチ機構を設けて、タッチ操作に応じて動作信号を制御装置に送信する構成とすると、位置検出装置でタッチ位置が検出された際に動作信号を受信することができたか否かで、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを判別することができる。

しかしながら、静電容量方式のタッチパネルの感度を高くすると、電子ペンがタッチ面に接触していない近接状態でもタッチ位置が検出され、この場合、電子ペンから属性情報を含む動作信号が送信されないまま、位置検出装置でタッチ位置が検出されるため、指の場合と同じ状態となり、電子ペンを用いたにも関わらず指と誤判別するという不具合が生じる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを間違いなく判別することができるように構成された電子ペンシステムを提供することにある。

本発明の電子ペンシステムは、電子ペンと、この電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を備えたタッチパネル体と、前記タッチ面に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化からタッチ位置を検出する位置検出装置と、前記タッチ面を表示画面として所要の画像を表示する表示装置と、前記位置検出装置から取得した位置検出情報及び前記電子ペンの属性に応じた画像を前記表示装置に表示させる制御装置と、を備えた電子ペンシステムであって、前記電子ペンは、所定のペン情報を前記制御装置に送信するペン情報送信手段と、互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部と把持部との電気的接続を断続する接続スイッチと、前記タッチ面に対するタッチ状態を検出するタッチ状態検出手段と、を備え、前記タッチ状態検出手段がタッチ状態を検出するのに応じて前記ペン情報送信手段から前記制御装置にペン情報を送信し、その後、前記接続スイッチをオンとしてペン入力可能状態となるようにし、前記制御装置は、前記位置検出装置から位置検出情報を受信した際に、その位置検出情報が前記電子ペン及び指のいずれによるものかを判別する指示物判別手段を備え、この指示物判別手段は、前記電子ペンからのペン情報を受信した後に前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を前記電子ペンによるものと判断し、一方、前記電子ペンからのペン情報を受信することなく前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を指によるものと判断する構成とする。

本発明によれば、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを間違いなく判別することができる。

本発明による電子ペンシステムを示す全体構成図 図１に示した電子ペンの概略構成図 図１に示した電子ペンと制御装置の処理の手順を示すフロー図 図３に示したペン入力処理の手順を示すフロー図 図１に示した表示装置によりタッチ面上に表示される描画パレットを示す図 図３に示した指入力処理の手順を示すフロー図 図１に示した電子ペンの別の例を示す概略構成図 図１に示した電子ペンの別の例を示す概略構成図 図１に示した電子ペンの別の例を示す概略構成図 図１に示した電子ペンの非接触モードの例を示す模式図 図１に示した電子ペンの別の例を示す概略構成図 図１に示した電子ペンシステムにおける手書き入力の一例を示す図 図１２に示した手書き入力時のペン情報の送信状況を示すタイミング図 図１に示した電子ペンシステムにおける手書き入力時のペン情報の送信状況を示すタイミング図 図１に示した複数の電子ペンと制御装置との動作を簡略化して示すタイミング図 図１に示した制御装置の描画制御部の概略構成を示す模式図 複数の指示物（電子ペンや指）を同時にタッチして表示オブジェクトを編集する共同操作の状況を示す模式図 複数の指示物（電子ペンや指）を同時にタッチして表示オブジェクトを編集する共同操作の状況を示す模式図 図１６に示した制御装置での処理手順を示すフロー図 図１９に示した電子ペンと指の共同操作の処理手順を示すフロー図 図１に示した複数の電子ペンで線を描画する際の状況を示す模式図 図１に示した複数の電子ペンで線を描画する際の状況を示す模式図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、電子ペンと、この電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を備えたタッチパネル体と、前記タッチ面に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化からタッチ位置を検出する位置検出装置と、前記タッチ面を表示画面として所要の画像を表示する表示装置と、前記位置検出装置から取得した位置検出情報及び前記電子ペンの属性に応じた画像を前記表示装置に表示させる制御装置と、を備えた電子ペンシステムであって、前記電子ペンは、所定のペン情報を前記制御装置に送信するペン情報送信手段と、互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部と把持部との電気的接続を断続する接続スイッチと、前記タッチ面に対するタッチ状態を検出するタッチ状態検出手段と、を備え、前記タッチ状態検出手段がタッチ状態を検出するのに応じて前記ペン情報送信手段から前記制御装置にペン情報を送信し、その後、前記接続スイッチをオンとしてペン入力可能状態となるようにし、前記制御装置は、前記位置検出装置から位置検出情報を受信した際に、その位置検出情報が前記電子ペン及び指のいずれによるものかを判別する指示物判別手段を備え、この指示物判別手段は、前記電子ペンからのペン情報を受信した後に前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を前記電子ペンによるものと判断し、一方、前記電子ペンからのペン情報を受信することなく前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を指によるものと判断する構成とする。

これによると、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを間違いなく判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記電子ペンは、前記接続スイッチである電子スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段を備え、このスイッチ制御手段は、前記タッチ状態検出手段によりタッチ状態が検出されてから所定時間経過した後に、前記電子スイッチをオンとする構成とする。

これによると、制御装置で電子ペンからのペン情報を受信するタイミングと、ペン入力可能状態となって位置検出装置からの位置検出情報を受信するタイミングとが逆になることを確実に避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記電子ペンは、前記接続スイッチである電子スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段を備え、このスイッチ制御手段は、前記タッチ状態検出手段により検出される非タッチ状態が所定時間継続したところで、前記電子スイッチをオフとする構成とする。

これによると、ユーザがタッチ操作を行うのに応じてペン情報の送信及び接続スイッチ２５のオン操作が頻繁に繰り返されることを避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第１の発明において、前記タッチ状態検出手段となる第１のメカニカルスイッチと、前記接続スイッチとなる第２のメカニカルスイッチと、タッチ操作時の前記ペン先部の変位に連動して前記第１・第２のメカニカルスイッチをオンオフ操作するスイッチ操作機構とを備え、前記スイッチ操作機構は、前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じたペン先部の後退変位に連動して、先に前記第１のメカニカルスイッチをオンとし、ついで前記第２のメカニカルスイッチをオンとする構成とする。

これによると、機械的に構成されるため、電池の消耗を抑えることができる。

前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第１の発明において、前記接続スイッチとなるメカニカルスイッチを、ユーザの操作により常時オンとする操作手段を備えた構成とする。

これによると、電池の残量のない状態でも、指の代用として電子ペンを利用することができる。

前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第１の発明において、前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段として、前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じた前記ペン先部の変位量を検出する変位量検出手段を備え、この変位量検出手段により検出されたペン先の変位量が付加されたペン情報を前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記電子ペンからのペン情報を受信することで取得したペン先部の変位量に応じた所定の処理を行う構成とする。

これによると、ユーザが筆圧を調整することで、ペン先部の変位量に応じた種々の操作を行うことができる。

前記課題を解決するためになされた第７の発明は、前記第１〜第６の発明において、前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となった後に、その非タッチ状態が所定時間継続する前に、再度タッチ状態となった場合には、ペン情報を送信せず、前記制御装置は、連続したタッチ操作による一連の位置検出情報が消失するストローク入力の終点を検出した後に、新たなストローク入力の始点を検出すると、その２つのストローク入力が所定の近接条件を満足する場合に、新たなストローク入力をその近接するストローク入力と同じ指示物によるものと判断する構成とする。

これによると、電子ペンの通信回数を削減することができ、電池の消耗を抑制することができる。そして、タッチ状態となる度にペン情報を送信せずとも、各ストローク入力の指示物を判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第８の発明は、前記第１〜第６の発明において、前記制御装置は、連続したタッチ操作による一連の位置検出情報が消失するストローク入力の終点を検出した後に、新たなストローク入力の始点を検出すると、その２つのストローク入力が所定の近接条件を満足する場合に、新たなストローク入力をその近接するストローク入力と同じ指示物によるものと判断し、近接条件を満足する以前のストローク入力が存在しない場合は、ユーザに指示物を指定させる確認画面を前記表示装置に表示させる構成とする。

これによると、ストローク入力の指示物を特定してその指示物の属性に基づいた適切な画像を表示させることができる。

前記課題を解決するためになされた第９の発明は、前記第７・第８の発明において、前記近接条件は、ストローク入力の終点を検出してから新たなストローク入力の始点を検出するまでの経過時間、及びストローク入力の終点と新たなストローク入力の始点との離間距離のいずれか一方あるいは双方について設定される構成とする。

これによると、ペン情報に基づいてストローク入力の指示物を特定することができない場合でも、ストローク入力の指示物を精度良く判別することができる。

前記課題を解決するためになされた第１０の発明は、前記第１〜第９の発明において、前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となるのに応じて、非タッチ状態を示すペン情報を前記制御装置に送信し、前記制御装置は、ストローク入力の終点を検出するのと略同時に、前記電子ペンからの非タッチ状態を示すペン情報を受信した場合には、そのストローク入力を電子ペンによるものと判断し、一方、ストローク入力の終点を検出するのと略同時に、前記電子ペンからのペン情報を受信することができなかった場合には、そのストローク入力を指によるものと判断する構成とする。

これによると、ストローク入力の始点のタイミングが同時で、ストローク入力の始点で電子ペンから制御装置に送信されるペン情報のみでは各ストローク入力が電子ペンと指とのいずれによるかを判別することができない場合でも、各ストローク入力がいずれによるかを判別することができる。
前記課題を解決するためになされた第１１の発明は、電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を表示画面とし、前記タッチ面に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化から検出されるタッチ位置及び前記電子ペンの属性に応じた画像を前記表示画面に表示させるよう制御する制御装置に、所定のペン情報を送信する電子ペンであって、互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部と把持部との電気的接続を断続する接続スイッチと、前記タッチ面に対する当該電子ペンのタッチ状態を検出するタッチ状態検出手段とを備え、前記タッチ状態検出手段がタッチ状態を検出するのに応じて前記制御装置にペン情報を送信し、その後、前記接続スイッチをオンとして前記ペン先部と前記把持部とを電気的に接続することによりタッチ位置を検出可能とする構成とする。
これによると、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを、制御装置に間違いなく判別させることができる。
前記課題を解決するためになされた第１２の発明は、前記第１１の発明において、前記タッチ状態検出手段により検出される非タッチ状態が所定時間継続したところで、前記接続スイッチをオフとして前記ペン先部と前記把持部とを電気的に切断する構成とする。
これによると、ユーザがタッチ操作を行うのに応じてペン情報の送信及び接続スイッチ２５のオン操作が頻繁に繰り返されることを避けることができる。
前記課題を解決するためになされた第１３の発明は、前記第１１・第１２の発明において、前記タッチ状態検出手段となる第１のメカニカルスイッチと、前記接続スイッチとなる第２のメカニカルスイッチとを備え、前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じたペン先部の後退変位に連動して、先に前記第１のメカニカルスイッチをオンとし、ついで前記接続スイッチをオンとする構成とする。
これによると、機械的に構成されるため、電池の消耗を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明による電子ペンシステムを示す全体構成図である。この電子ペンシステムは、電子ペン１と、この電子ペン１や指Ｆによるタッチ操作が行われるタッチ面２を備えたタッチパネル体３と、タッチ面２に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化からタッチ位置を検出する位置検出装置４と、タッチ面２を表示画面として所要の画像を表示する表示装置５と、位置検出装置４から取得した位置検出情報及び電子ペン１の属性に応じた画像を表示装置５に表示させる制御装置６と、を備えている。

タッチパネル体３には、互いに並走する複数の送信電極（第１電極）１１と、この送信電極１１と絶縁され互いに並走する複数の受信電極（第２電極）１２とが格子状に配置されている。送信電極１１と受信電極１２の絶縁状態は、例えばこれらの間にシート状の支持体を設けることで達成される。

位置検出装置４は、送信電極１１に対して駆動信号（パルス信号）を印加する送信部１３と、送信電極１１に印加された駆動信号に応答した受信電極１２の充放電電流信号を受信して、送信電極１１と受信電極１２とが交差（絶縁状態で重畳）する電極交点ごとのレベル信号を出力する受信部１４と、この受信部１４から出力されるレベル信号に基づいてタッチ位置を検出すると共に送信部１３及び受信部１４の動作を制御する位置検出制御部１５とを備えている。

タッチパネル体３は、大画面の表示装置５と組み合わせることで、プレゼンテーションや講義に用いることができるようにした、いわゆるインタラクティブホワイトボードとして用いられ、特にここでは、表示装置５がプロジェクタであり、タッチ面２がプロジェクタ用のスクリーンとなる。この他、表示装置５を、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイで構成し、いずれも透明材料で構成されたタッチパネル体、送信電極及び受信電極の背面側に配置するようにしてもよい。

制御装置６は、電子ペン１との間で通信を行う無線通信部１６と、タッチ面２に対する電子ペン１や指Ｆによるタッチ操作に応じて位置検出装置４から出力される位置検出情報に基づいて文字、線及び図形などの画像を描画する描画制御部１７と、描画制御部１７の出力に基づいて表示画面データを生成して表示装置５に出力する表示制御部１８と、これら各部を総括的に制御する主制御部１９と、を備えている。

描画制御部１７では、描画モードでタッチ操作に応じて画像を描画し、イレーサーモードではタッチ操作に応じて画像を消去する処理が行われる。また、この描画制御部１７には、位置検出装置４から位置検出情報を取得した際に、その位置検出情報が電子ペン１及び指Ｆのいずれによるものかを判別する指示物判別部（指示物判別手段）を備えており、電子ペン１及び指Ｆにそれぞれ設定された属性に基づいて描画処理が行われる。

主制御部１９では、カーソル操作モードで表示画面に表示された操作ボタンに割り当てられた処理をタッチ操作に応じて実行する。この制御装置６は、パソコン及び周辺機器で構成され、主制御部１９を実現するＯＳ及び描画制御部１７を実現するアプリケーションプログラムが導入される。

送信電極１１及び受信電極１２は同一の配置ピッチ（例えば１０ｍｍ）で配置されており、その送信電極１１と受信電極１２とが交差する電極交点にはコンデンサが形成され、ユーザが指示物でタッチ操作を行うと、これに応じて電極交点の静電容量が実質的に減少することで、タッチ操作の有無を検出することができる。

特にここでは、相互容量方式が採用され、送信電極１１に駆動信号を印加すると、これに応答して受信電極１２に充放電電流が流れ、このとき、ユーザのタッチ操作に応じて電極交点の静電容量が変化すると、受信電極１２の充放電電流が変化し、この充放電電流の変化量を受信部１４で電極交点ごとのレベル信号（ディジタル信号）に変換して位置検出制御部１５に出力し、位置検出制御部１５では、電極交点ごとのレベル信号に基づいてタッチ位置が算出される。この相互容量方式では、同時に複数のタッチ位置を検出する、いわゆるマルチタッチ（多点検出）が可能である。

送信部１３は、位置検出制御部１５から出力されるタイミング信号に同期して、送信電極１１を１本ずつ選択して駆動信号を印加する。受信部１４は、１本の送信電極１１に駆動信号を印加する間に、受信電極１２を１本ずつ選択して受信電極１２の充放電電流を受信する。これにより、全ての電極交点ごとの充放電電流を取り出すことができる。

位置検出制御部１５は、受信部１４から出力される電極交点ごとのレベル信号から所定の演算処理によってタッチ位置（タッチ領域の中心座標）を求める。このタッチ位置の演算では、Ｘ軸方向（送信電極１１の延在方向）とＹ軸方向（受信電極１２の延在方向）とでそれぞれ隣接する複数（例えば４×４）の電極交点ごとのレベル信号から所要の補間法（例えば重心法）を用いてタッチ位置を求める。これにより、送信電極１１及び受信電極１２の配置ピッチ（１０ｍｍ）より高い分解能（例えば１ｍｍ以下）でタッチ位置を検出することができる。

図２は、図１に示した電子ペン１の概略構成図である。この電子ペン１は、ユーザが手で握る把持部２１を備えたペン本体２２と、タッチ操作時にタッチ面２に押し当てられるペン先部２３と、制御装置６との間で通信を行う無線通信回路２４と、互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部２３と把持部２１との電気的接続を断続する接続スイッチ２５と、タッチ面に対するタッチ状態を検出する磁気センサー（タッチ状態検出手段）２６と、各部の動作を総括的に制御するペン制御回路２７と、を備えている。また、ペン制御回路２７や無線通信回路２４などには必要に応じて電源回路２８を介して電池２９の電力が供給される。なお、本実施形態においては、把持部２１は導電性樹脂で構成しているが、金属材料や樹脂に導電性材料をコーティングしたものであってもよく、ユーザが電子ペン１を把持したときに、少なくともペン先部２３と人体が電気的に導通するよう、導電性材料を適宜選択すればよい。

ペン本体２２は導電性の合成樹脂材からなる。ペン先部２３はペン先カバー３１とペン先軸３２とからなる。ペン先カバー３１は導電性のフェルト材からなり、ペン先軸３２は導電性の合成樹脂材からなる。ペン先部２３は、絶縁体３３を介してペン本体２２に保持されている。ペン先軸３２は、軸方向に移動可能に図示しないガイド部材に支持されている。タッチ操作時にペン先部２３をタッチ面２に押し当てると、フェルト材からなるペン先カバー３１が縮んでペン先軸３２が押し込まれる。

磁気センサー２６は、ペン先軸３２に設けられた磁石３４の変位を検出する。タッチ操作時にペン先軸３２が押し込まれると、このペン先軸３２の移動に伴って磁石３４と磁気センサー２６との距離が変化することで、タッチ状態を検出することができる。

接続スイッチ２５は電子スイッチ（ＦＥＴなどのトランジスタ）であり、ペン制御回路（スイッチ制御手段）２７によりオンオフ制御される。なお、電子スイッチは、オフ時の端子間寄生容量が小さいことが好適である。容量成分が大きいと接続スイッチ２５がオフであっても、人体に導通したのと同等の状態となるからである。この観点から、接続スイッチ２５は静電容量が殆ど無視できる接点式リレーで構成してもよい。

ここで、接続スイッチ２５がオフの場合、ペン先部２３は把持部２１と電気的に遮断されている。ペン先部２３の成分容量は極めて小さいため、ペン先部２３をタッチ面２に近接させても（あるいは軽く触れた状態では）、位置検出装置４は電子ペン１の近接・当接を認識することはない。

一方、接続スイッチ２５がオンになると、ペン先部２３は把持部２１と電気的に接続され、人体は把持部２１を介してペン先部２３と導通する。人体は比較的大きな静電容量を有するため、電子ペン１がタッチ面２に近接・接触すると、送信電極１１、受信電極１２（図１参照）間の電気力線が変化して、位置検出装置４は電子ペン１のタッチ状態を確実に検出できる。

電子ペン１には、プッシュ式の操作スイッチ４１〜４３と、ロータリー式の操作スイッチ４４が設けられている。プッシュ式の操作スイッチ４１〜４３は、操作ボタン４５〜４７を押下操作することで、各操作スイッチ４１〜４３に割り当てられた動作をペン制御回路２７に実行させる。例えば第１の操作スイッチ４１には、マウスのボタンと同様の機能が与えられ、第２・第３の操作スイッチ４２・４３には、表示画面を送り方向及び戻り方向にスクロールさせる機能が与えられる。

ロータリー式の操作スイッチ（属性選択手段）４４は、操作つまみ４８を回転操作することで、電子ペン１の機能に関する属性が切り替えられる。特にここでは、操作スイッチ４４により、描画モードでの黒、赤、緑及び青の描画色、及びイレーサーモードを選択することができる。なお、この他の機能に関する属性を選択可能な構成としてもよい。

ペン制御回路２７は、固有のペン識別情報（ＩＤ）を記憶する。また、ペン制御回路２７は、磁気センサー２６の出力に基づいてタッチ状態か否かを判別してステータス情報を生成し、また、操作スイッチ４４の操作に応じて属性情報を生成し、ペン制御回路２７からの送信指示に応じて無線通信回路２４（ペン情報送信手段）から制御装置６に、ペン識別情報、ステータス情報、及び属性情報を含むペン情報が送信される。無線通信回路２４は、例えば２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信が採用される。

図３は、図１に示した電子ペン１と制御装置６の処理の手順を示すフロー図である。電子ペン１は、ユーザがタッチ操作を行い、ペン先部２３がタッチ面２に押し当てられて、磁気センサー２６がタッチ状態を検出するのに応じて（ＳＴ１０２でＹｅｓ）、無線通信回路２４からペン情報を制御装置６に送信した後（ＳＴ１０３）、接続スイッチ２５をオンとしてペン入力可能状態となるようにする（ＳＴ１０５）。

制御装置６は、電子ペン１からのペン情報を受信した後に（ＳＴ２０２でＹｅｓ）、位置検出装置４からの位置検出情報を受信した場合に（ＳＴ２０６でＹｅｓ）、その位置検出情報を電子ペン１によるタッチ操作と判断してペン入力処理に進む（ＳＴ２０８）。一方、電子ペン１からのペン情報を受信することなく位置検出装置４からの位置検出情報を受信した場合には、指Ｆによるタッチ操作と判断して指入力処理に進む（ＳＴ２０９）。

電子ペン１では、磁気センサー２６によりタッチ状態が検出されてから所定時間（例えば５００ｍｓ）経過した後に（ＳＴ１０４）、接続スイッチ２５をオンとする。これにより、制御装置６において電子ペンからのペン情報を受信するタイミングと、ペン入力可能状態となって位置検出装置４からの位置検出情報を受信するタイミングとが逆になることを確実に避けることができる。

また、電子ペン１では、磁気センサー２６により検出される非タッチ状態が所定時間（例えば２ｓｅｃ）継続したところで（ＳＴ１０７でＹｅｓ）、接続スイッチ２５をオフとする。これにより、ユーザがタッチ操作を行うのに応じてペン情報の送信及び接続スイッチ２５のオン操作が頻繁に繰り返されることを避けることができる。

また、ここでは、電子ペン１が起動されるとまずペン識別情報を含むペン情報が制御装置６に送信される（ＳＴ１０１）。制御装置６では、電子ペン１からの起動時のペン情報を受信することで（ＳＴ２０１）、使用中の電子ペン１を認識することができる。

なお、例えば第１の操作スイッチ４１の押下により、ペン識別情報、ステータス情報、及び属性情報を含むペン情報を任意のタイミングで制御装置６に送信することができるようにしてもよい。制御装置６では、ペン情報を電子ペン１から受信すると、表示装置５によりタッチ面２上に電子ペン１の属性、例えば描画モードでの描画色を表示させる。これにより、電子ペン１に設定された属性をユーザが適宜に認識することができる。

図４は、図３に示したペン入力処理の手順を示すフロー図である。まず、ペン情報の属性がマーカーとなっている場合には（ＳＴ３０１でＹｅｓ）、座標位置に指定の色で描画する処理が行われる（ＳＴ３０２）。一方、ペン情報の属性がイレーサーとなっている場合に（ＳＴ３０３でＹｅｓ）、座標位置に描画データがあれば（ＳＴ３０４でＹｅｓ）、その描画データを消去する処理が行われる（ＳＴ３０５）。

図５は、図１に示した表示装置５によりタッチ面２上に表示される描画パレットを示す図である。指入力では、描画パレットにより入力属性が選択される。ここでは、矢印（カーソル）、黒、赤、青及び緑の各色のマーカー、イレーサー、特殊マーカー、並びに特殊機能の各選択ボックスが表示され、これを指Ｆでタッチ操作することで選択される。特殊マーカー及び特殊機能を選択すると、具体的な機能を選択するサブメニューが表示される。特殊マーカーは、蛍光マーカー、任意の図形を並べて線を描く機能などである。特殊機能は、表示画面を部分的に拡大するルーペ機能、表示画面の一部を残して暗くするスポットライト機能、表示画面の一部を隠すシェード機能などである。

図６は、図３に示した指入力処理の手順を示すフロー図である。まず、描画パレットで矢印が選択されている場合に（ＳＴ４０１でＹｅｓ）、座標位置に描画データがあれば（ＳＴ４０２でＹｅｓ）、その描画データを指Ｆの動きに応じて移動する処理が行われる（ＳＴ４０３）。また、座標位置に描画データがなければ（ＳＴ４０２でＮｏ）、メニュー選択などのＯＳのカーソル操作処理に移行する（ＳＴ４０４）。一方、描画パレットでマーカーが選択されている場合には（ＳＴ４０５でＹｅｓ）、座標位置に指定の色で描画する処理が行われる（ＳＴ４０６）。また、描画パレットでイレーサーが選択されている場合に（ＳＴ４０７でＹｅｓ）、座標位置に描画データがあれば（ＳＴ４０８でＹｅｓ）、その描画データを消去する処理が行われる（ＳＴ４０９）。

なお、図６では、描画パレットで矢印、マーカー及びイレーサーの３つの機能を選択する例を示したが、図５に示す例のように、より多くの選択肢があれば、これに応じてフローのステップが増える。

図７は、図１に示した電子ペン１の別の例を示す概略構成図であり、動作状況を段階的に示す。ここでは、タッチ状態を検出するための第１のメカニカルスイッチ７１と、ペン先部２３と把持部２１との電気的接続を断続する接続スイッチとなる第２のメカニカルスイッチ７２と、タッチ操作時のペン先部２３の変位に連動して第１・第２のメカニカルスイッチ７１・７２をオンオフ操作するスイッチ操作機構７４とが設けられている。

スイッチ操作機構７４は、第１のメカニカルスイッチ７１をオンオフ操作する第１のスイッチ操作部７５と、第２のメカニカルスイッチ７２をオンオフ操作する第２のスイッチ操作部７６とを備え、この第１・第２のスイッチ操作部７５・７６が、ペン先軸３２に軸方向に配設位置をずらして設けられている。

これにより、第１・第２のメカニカルスイッチ７１・７２が、ペン先部２３をタッチ面２に押し当てるのに応じたペン先部２３の後退変位に応じて順にオンとなる。すなわち、図７（Ａ）に示す非タッチ状態から、ペン先部２３がタッチ面２に押し当てられて後退すると、図７（Ｂ）に示すように、先に第１のメカニカルスイッチ７１がオンとなり、ついで図７（Ｃ）に示すように、第２のメカニカルスイッチ７２がオンとなる。

このように機械的に構成すると、ペン制御回路２７のタイマ回路（図示せず）等が省略できる他、これらの動作に伴う電池の消耗を抑えることができる。また、第１・第２のスイッチ操作部７５・７６の配設間隔を適切に定めることで、制御装置６で電子ペン１からのペン情報を受信するタイミングと、ペン入力可能状態となって位置検出装置４からの位置検出情報を受信するタイミングとが逆になることを確実に避けることができる。

図８は、図１に示した電子ペン１の別の例を示す概略構成図である。ここでは、ペン先部２３と把持部２１との電気的接続を断続する接続スイッチとなるメカニカルスイッチ８１を、ユーザの操作により常時オンとする操作ボタン（操作手段）８２が設けられている。操作ボタン８２は、メカニカルスイッチ８１をオン状態とオフ状態とのいずれかに保持するオルタネイト方式の構造を有しており、メカニカルスイッチ８１がユーザの操作により強制的にオン・オフ操作される。これにより、電池の残量のない状態でも、指Ｆの代用として電子ペン１を利用することができる。その他の構成は図２の例と同様であり、詳細な説明は省略する。なお、図７を用いて説明した構成に対しても、同様に強制的な接続スイッチを設けることが可能である。

図９は、図１に示した電子ペン１の別の例を示す概略構成図である。ここでは、タッチ状態を検出するために、ペン先部２３をタッチ面に押し当てるのに応じたペン先部２３の変位量を検出する位置センサー（変位量検出手段）９１が設けられている。電子ペン１は、位置センサー９１により検出されたペン先部２３の変位量が付加されたペン情報を制御装置６に送信し、制御装置６は、電子ペン１からのペン情報を受信することで取得したペン先の変位量に応じた所定の処理を行う。位置センサー９１には、移動量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗型のポテンショメータや光位置センサ（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）などが用いられる。その他の構成は図２の例と同様であり、詳細な説明は省略する。

このようにすると、ペン先部２３の変位量を変化させる筆圧をユーザが調整することで種々の操作指示を行うことができる。例えば筆圧に応じて線描画モードでの線の太さを変更するようにするとよい。また、ペン先部２３の変位量を段階的にレベル化して、各レベルに応じて属性の選択、例えば、線種（実線、破線、１点破線）を選択するようにしてもよい。また、各レベルに異なる処理を割り当てる、例えばレベル２で表示オブジェクトの選択、レベル５で操作の決定を行うなどとしてもよい。

なお、ペン先部２３は、フェルト材からなるペン先カバー３１の弾性や、ペン先軸３２とペン本体２２との間に介装されたゴム部材（図示せず）の弾性により、ペン先部２３をタッチ面２から離すのに応じて初期状態に復元し、これらの弾性力により筆圧に応じてペン先部２３を変位させることができる。

図１０は、図１に示した電子ペン１の非接触モードの例を示す模式図である。前記のように、静電容量方式を採用すると、電子ペン１をタッチ面２に接触させなくてもタッチ面２に近接させれば電子ペン１の位置を検出することができる。

このため、前記の図８の例のように、ペン先部２３と把持部２１との電気的接続を断続する接続スイッチとなるメカニカルスイッチ８１を強制的にオンオフ操作する操作ボタン８２を設け、この操作ボタン８２の操作に応じてペン情報を送信する構成において、操作ボタン８２をオン操作して電子ペン１をタッチ面２に近接させると、制御装置６では、位置検出装置４から位置検出情報を受信すると共に、電子ペン１から非タッチ状態を示すペン情報を受信する。このとき、ペン情報が非タッチ状態のままでタッチ位置が検出されるため、通常のペン入力モードとは異なる。

そこで、このような非タッチ状態での操作を非接触モードとして特殊な機能を与えて、アプリケーションの操作、例えば特別なメニューの表示や、エアブラシモードでの描画などを行うようにするとよい。なお、この場合、指入力との混同を避けるため、指入力を禁止した状態に設定するとよい。

図１１は、図１に示した電子ペン１の別の例を示す概略構成図である。ここでは、ペン先部２３と把持部２１とが可変抵抗素子１１１を介して接続され、可変抵抗素子１１１の抵抗値を変化させる操作スイッチ１１２が設けられている。その他の構成は図２の例と同様であり、詳細な説明は省略する。なお、可変抵抗素子１１１の代わりに、可変容量素子を用いることもできる。

このように構成すると、図１０に示した非接触モードにおいて、タッチ操作に伴う静電容量変化を増減させて、位置検出装置４から出力されるレベル信号の値を変化させることができ、これにより、操作スイッチ１１２の操作量を制御装置６に伝えて、操作スイッチ１１２の操作量で種々の指示を行う、例えば画像処理の量を変更することができる。例えば、エアブラシモードで、高感度、すなわち検出レベルや検出範囲が大きいほど、描画半径を大きくするといった構成が可能である。

図１２は、図１に示した電子ペンシステムにおける手書き入力の一例を示す図である。図１３は、図１２に示した手書き入力時のペン情報の送信状況を示すタイミング図である。手書きで一連の文字を入力する場合、短い間隔をおいてストローク入力Ｓ１〜Ｓ１１が繰り返されるが、各ストローク入力Ｓ１〜Ｓ１１の始点でタッチ状態になる度に電子ペン１がペン情報の無線通信を行うと電池２９の消耗が早くなる。

そこで、電子ペン１は、１つのストローク入力が終了してペン先部２３がタッチ面２から離れて、磁気センサー２６による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となった後に、その非タッチ状態が所定時間（Ｔ：例えば２ｓｅｃ）継続する前に、再度タッチ状態となった場合には、ペン情報を送信しない。これにより、電子ペン１の通信回数を削減することができ、電池２９の消耗を抑制することができる。

同じ指示物（電子ペン１や指Ｆ）で１つの文字列を入力する際には、ストローク入力は短い間隔となるが、異なる指示物で別々に文字列を入力する際には、１つの指示物で入力される文字列の最後のストローク入力と、別の指示物で入力される文字列の最初のストローク入力とは長い間隔となり、基準時間（Ｔ：例えば２ｓｅｃ）を適切に定めることで、１つの指示物で文字列を入力する最中にはペン情報が送信されず、１つの指示物で文字列が入力された後に、別の指示物で文字列の入力が開始したところでペン情報が送信されるようにすることができる。

図示する例では、「あい」の文字列と「かき」の文字列とは異なる指示物で別々に入力され、「あい」並びに「かき」の各文字列の入力における最初のストローク入力の始点のタイミング（即ち図１３では、Ｓ１及びＳ６の先頭のタイミング）でのみペン情報が送信される。

この場合、制御装置６は、２番目以降のストローク入力では電子ペン１からのペン情報を受信しない。このため、ペン情報の有無で、各ストローク入力が電子ペン１と指Ｆとのいずれによるかを判別することができない。またペン情報中のペン識別情報で、各ストローク入力がいずれの電子ペン１によるかを判別することができない。

そこで、制御装置６は、ストローク入力の終点を検出した後に、新たなストローク入力の始点を検出すると、その２つのストローク入力が所定の近接条件（例えば±５０ｍｍの範囲）を満足する場合に、新たなストローク入力をその近接するストローク入力と同じ指示物によるものと判断する。

ここで、近接条件は、ストローク入力の終点を検出してから新たなストローク入力の始点を検出するまでの経過時間、及びストローク入力の終点と新たなストローク入力の始点との離間距離のいずれか一方あるいは双方について設定される。この近接条件を満足する場合には、１つの指示物で文字列を連続して入力しているものと判断することができ、一方、近接条件を満足しない場合には、指示物を変えて別の文字列を入力している可能性があるものと判断することができる。

これにより、タッチ状態となる度にペン情報を送信せずとも、各ストローク入力の指示物を精度良く判別することができる。

また、所定の近接条件を満足する以前のストローク入力が存在しない場合には、ユーザに指示物を指定させる確認画面を表示装置５によりタッチ面２上に表示させる。又は電子ペン１に属性情報を再送信させるため、ユーザに電子ペン１を所定期間（例えば２ｓｅｃ）以上、タッチ面２から離間させるよう促す表示を行なう。又は電子ペン１に強制的に属性情報を送信するための指示手段（例えばプッシュスイッチ）を設けてもよい。これにより、ストローク入力の指示物を特定してその指示物の属性に基づいた適切な文字を入力することができる。

なお、このように所定の近接条件にしたがって指示物を特定すると共に、指示物を特定することができない場合にユーザに指示物を指定させる確認画面を表示させる等の動作は、前記のように手書きで文字を入力する場合に限定されない。文字以外の入力時に指示物を特定することができない場合にも同様に適用することができる。

図１４は、図１に示した電子ペンシステムにおける手書き入力時のペン情報の送信状況を示すタイミング図である。電子ペン１は、１つのストローク入力が終了してペン先部２３がタッチ面２から離れて、磁気センサー２６による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となるのに応じて、ペン識別情報、及びステータス情報（非タッチ状態）を含むペン情報を制御装置６に送信する。

一方、制御装置６は、ストローク入力の最中は、位置検出装置４から徐々に変化する位置検出情報を受信するが、１つのストローク入力が終了して電子ペン１のペン先部２３や指Ｆがタッチ面から離れると、一連の位置検出情報が消失するストローク入力の終点を検出するが、このストローク入力の終点の検出が、電子ペン１からの非タッチ状態を示すペン情報を受信するのと略同じタイミングとなった場合には、そのストローク入力を電子ペン１によるものと判断する。また、ストローク入力の終点を検出したところでペン情報を受信しなかった場合には、そのストローク入力を指Ｆによるものと判断する。

電子ペン１と指Ｆとでストローク入力の始点のタイミングが同時の場合、ストローク入力の始点のタイミングで電子ペン１から制御装置６に送信されるペン情報のみでは各ストローク入力が電子ペン１と指Ｆとのいずれによるかを判別することができないが、ストローク入力の終点でもペン情報を送信するようにすると、各ストローク入力が電子ペン１と指Ｆとのいずれによるかを判別することができる。

また、複数の電子ペン１でストローク入力の始点のタイミングが重なると、同様にストローク入力の始点のタイミングで電子ペン１から制御装置６に送信されるペン情報のみでは各ストローク入力がいずれの電子ペン１によるかを判別することができないが、ストローク入力の終点でもペン情報を送信するようにすると、各ストローク入力がいずれの電子ペン１によるかを判別することができる。

また、ストローク入力の始点及び終点のタイミングが共に重なると、ストローク入力の始点及び終点のタイミングで電子ペン１から制御装置６に送信されるペン情報でストローク入力の指示物を特定することができないが、このような事態も皆無ではない。そこで、このような場合に、複数回のストローク入力が連続して行われている場合では、位置的に近接し且つ時間的にも近接するストローク入力の指示物情報から類推判別するようにするとよい。一方、単発的なストローク入力の場合には、ストローク入力が行われた位置の近傍のタッチ面上に、電子ペン１と指Ｆのいずれであるかをユーザに確認する確認ウィンドウを表示し、ユーザに選択させてストローク入力の指示物を特定するようにするとよい。

図１５は、図１に示した複数の電子ペン１と制御装置６との動作を簡略化して示すタイミング図である。ここでは、複数の電子ペン１を同時にタッチ操作した例を示している。

電子ペン１は、ペン先部２３をタッチ面２に押し付けてタッチ状態が検出されると、通信要求信号（REQ(1)，REQ(2)，…REQ(n)）を制御装置６に送信する。制御装置６は、電子ペン１からの通信要求信号（REQ）の受信に応じて、応答信号（ACK(1)，ACK(2)，…ACK(n)）を各電子ペン１に送信する。電子ペン１は、制御装置６からの応答信号（ACK）の受信に応じて、ペン情報（DATA）を制御装置６に送信する。

このとき、電子ペン１は、ペン情報（DATA）の送信を開始してから、一定の遅延時間（t1）の後、ペン先部２３と把持部２１との電気的接続を断続する接続スイッチ２５をオンとする。これにより各電子ペン１では、位置検出可能な状態となり、各電子ペン１のタッチ位置（位置１、位置２、位置３）が順次検出される。

なお、ここでは、通信の衝突回避のために、無線ＬＡＮなどで公知の分散制御型のコンテンション（ＣＳＭＡ→Ｔ１→独立待ち時間（乱数）→データ転送→ＡＣＫ）を利用している。例えば、各電子ペン１からは、無線チャネルが使用されていないことを確認するＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）を行う。もし、複数の電子ペンからの同時の通信要求による衝突が発生した場合は、図１５に示すように、待機単位時間と発生させた乱数で決定される各電子ペン１で異なる独立待ち時間（tw1、tw2、twn）を待機した後に各電子ペン１は再度通信要求を送信して衝突回避し、制御装置６からの応答信号ＡＣＫに応じてデータ転送を行い、制御装置６が電子ペン１からの要求に対応して、毎回、データ受信を確認する応答信号ＡＣＫを返すという一連の通信動作を行っている。さらに、図示していないが、電子ペン１がデータ転送後に制御装置６からの応答信号ＡＣＫを受信できなかった場合は、応答信号ＡＣＫを受信するまで、データの再転送を繰り返すことで、確実なデータ転送を行っている。

このようにすれば、複数の電子ペン１の個々の属性情報を、制御装置６に確実に伝送することができるから、例えば四人のユーザがそれぞれ異なる電子ペン１を用いて、それぞれが使用する描画色を任意に（即ち独立して）選択することが可能となる。つまり各電子ペン１の描画色をユーザ毎に黒、赤、青、緑のように異ならせることも、全てのユーザが同一の描画色を選択することも可能となる。もちろん電子ペン１の属性情報は描画色に限るものではなく、例えば実線／破線、線の太さに関する属性情報であってもよい。このように本実施形態の電子ペン１は、同時に複数の電子ペン１が使用される場合であっても、その属性情報を個別独立して設定可能であり、他の電子ペン１による制約を一切受けない。

ところで、前記のように、タッチ操作を行った指示物が電子ペン１と指Ｆとのいずれであるかを間違いなく判別することができるため、電子ペン１と指Ｆとに異なる機能を与えることで、様々な操作が可能になる。ここでは、電子ペン１及び指Ｆのタッチ操作で表示オブジェクトの編集（移動、回転、拡大及び縮小）を行う例について説明する。

図１６は、図１に示した制御装置６の描画制御部１７の概略構成を示す模式図である。制御装置６の描画制御部１７は、前記のようにタッチ操作を行った指示物が電子ペン１と指Ｆとのいずれであるかを判別する指示物判別部（指示物判別手段）１７１と、電子ペン１によるタッチ操作に応じて所定のペン入力処理を行なう第１の制御部（第１の制御手段）１７２と、指Ｆのタッチ操作に応じて所定の指入力処理を行なう第２の制御部（第２の制御手段）１７３と、を備え、第１の制御部１７２のペン入力処理と第２の制御部１７３の指入力処理とを並行して実行させるようになっている。これにより、電子ペン１と指Ｆを機能分担させ、電子ペン１及び指Ｆの各々に予め設定された機能にしたがった処理を同時に並行して実行することができる。

既に説明したように、制御装置６は、パソコン及び周辺機器で構成され、描画制御部１７の機能はアプリケーションプログラムを実行することで提供される。従ってここで「並行して実行」とは、ＯＳのいわゆるマルチタスク処理による並列処理を意味する。

第１の制御部１７２は、電子ペン１によるタッチ操作及び当該電子ペン１に設定された属性に応じた描画処理を行なう。第２の制御部１７３は、表示オブジェクトに対して指Ｆのタッチ操作に応じた編集処理を行なう。なお、第１・第２の制御部１７２・１７３に、これとは異なる機能を与えることも可能である。

また、制御装置６の描画制御部１７は、ユーザの指示に応じて、指Ｆによるタッチ操作を電子ペン１によるものとみなす指描画モードを有し、この指描画モードでは、標準的な属性で指Ｆによるタッチ操作に応じた描画処理を第１の制御部１７２に行わせるようにしている。これにより、電子ペン１の代用として指Ｆによるタッチ操作で描画を行うことができる。

ここで、指描画モードでは、指Ｆによるタッチ操作に応じた描画処理を標準的な属性で行うが、この標準的な属性として、例えば描画色に関しては黒とする。なお、指描画モードでは、第２の制御部１７３は動作を停止した状態となる。

図１７・図１８は、複数の指示物（電子ペン１や指Ｆ）を同時にタッチして表示オブジェクトを編集する共同操作の状況を示す模式図である。制御装置６の描画制御部１７は、複数の指示物で表示オブジェクト上をタッチして表示オブジェクトを編集する際に、最初に表示オブジェクト上をタッチした第１の指示物のタッチ位置を操作起点とし、次に表示オブジェクト上をタッチした第２の指示物のタッチ位置を操作作用点として、第１の指示物の移動に伴う操作起点の絶対的な変位量と、第２の指示物の移動に伴う操作起点に対する操作作用点の相対的な変位量に応じて、表示オブジェクトの描画情報を生成して画面表示させる。

ここで、操作起点を設定する第１の指示物は電子ペン１とし、操作作用点を設定する第２の指示物は指Ｆとする。なお、第２の指示物は別の電子ペン１とすることも可能である。

図１７に示す例は、回転モードで、操作起点を設定する電子ペン１の動きに応じて表示オブジェクトが平行移動され、操作作用点を設定する指Ｆの動きに応じて表示オブジェクトが回転されている。ここで、表示オブジェクトの回転は、操作起点、すなわち電子ペン１によるタッチ位置を中心点として行われる。

図１８に示す例は、拡大・縮小モードで、操作起点を設定する電子ペン１の動きに応じて表示オブジェクトが平行移動され、操作作用点を設定する指Ｆの動きに応じて表示オブジェクトが拡大・縮小されている。ここで、電子ペン１と指Ｆとの相対的な距離が大きくなれば拡大となり、電子ペン１と指Ｆとの相対的な距離が小さくなれば縮小となる。

また、前記と同様に操作起点及び操作作用点を設定して、第２の指示物の移動に伴う操作起点に対する操作作用点の相対的な変位量に応じて、表示オブジェクトの描画情報を連続的に生成して画面表示させ、第２の指示物をタッチ面から離すと、表示オブジェクトの描画情報の生成を終了させるものとしてもよい。これにより、第２の指示物の動きに応じて表示オブジェクトの編集状況が逐次画面表示されるため、ユーザは表示オブジェクトの編集状況を見ながら操作を行うことができる。

図１９は、図１６に示した制御装置６での処理手順を示すフロー図である。ここでは、タッチ操作を行った指示物が電子ペン１及び指Ｆのいずれであるか、さらに手書きモードか否かに応じて、指操作（ＳＴ５０３）、指手書き動作（ＳＴ５０４）、ペン操作（ＳＴ５０９）、ペン手書き動作（ＳＴ５１０）の４つに分かれる。指手書き動作は、入力検出位置に、指用に予め設定された手書き属性（色・太さ・線種）に基づいて描画する。ペン手書き動作は、入力検出位置に、複数の電子ペン１ごとに予め設定された手書き属性（色・太さ・線種）に基づいて描画する。

指操作（ＳＴ５０３）、及びペン操作（ＳＴ５０９）において、電子ペン１と指Ｆが同一の表示オブジェクトに触れている場合には、共同操作（ＳＴ５０７、ＳＴ５１３）に進む。一方、電子ペン１と指Ｆが同一の表示オブジェクトに触れていない場合には、独立操作（ＳＴ５０６、ＳＴ５１２）に進む。

独立操作では、ペン入力及び指入力に応じてメニュー選択された動作モードに従って、表示オブジェクトを操作する。例えば、表示オブジェクトに対する回転、移動、拡大及び縮小の処理、表示オブジェクトの色の変更、表示オブジェクトの選択、メニュー表示など、アプリケーションの制御に関する操作が対象となる。

図２０は、図１９に示した電子ペン１と指Ｆの共同操作の処理手順を示すフロー図である。まず、電子ペン１の移動を検出すると（ＳＴ６０１）、表示オブジェクトを平行移動する処理が行われる（ＳＴ６０２）。そして、指Ｆの移動を検出すると（ＳＴ６０３）、指Ｆの移動方向及び移動量に応じたベクトル計算を行い（ＳＴ６０４）、電子ペン１のタッチ位置を支点として表示オブジェクトをベクトル値に基づいて回転・拡大・縮小の処理が行われる（ＳＴ６０５）

ところで、前記のように、複数の電子ペン１を異なる属性に設定して使い分けることができるため、複数の電子ペン１で別々に描かれた画像が重なり合う場合に、両画像の重複部分をどのように描画するかが問題となる。

図２１・図２２は、図１に示した複数の電子ペン１で線を描画する際の状況を示す模式図である。制御装置６の描画制御部（描画制御手段）１７は、以前に描画された画像に重なり合うように新たな画像が描画される場合に、両画像の重複部分を予め指定された描画規則に基づいて描画する。電子ペン１は、描画規則をユーザに指定させる操作スイッチ（描画規則指定手段）４４を備え、この操作スイッチで指定された描画規則に関する情報を制御装置６に送信する。

なお、描画規則を、表示装置５によりタッチ面２上に表示されるメニューで選択指定するようにしてもよい。

図２１に示すように、描画規則は、以前に第１の描画条件で描画された画像と新たに第２の描画条件で描画される画像との重複部分を、新たな画像の描画条件である第２の描画条件にしたがって描画する上書き処理に関するものである。図示する例では、描画条件を描画色としている。

上書き処理を行う旨が指定されている場合には、図２１（Ａ）に示すように、以前に描画された画像と新たに描画される画像との重複部分が、新たに描画される画像の色に置き換えられる。すなわち、第１の重複部分では、元の青色が黄色に置き換えられ、第２の重複部分では、元の黄色が青色に置き換えられる。一方、上書き処理を行わない旨が指定されている場合には、図２１（Ｂ）に示すように、以前に描画された画像と新たに描画される画像との重複部分が、元の色のままで残される。

また、図２２に示すように、描画規則は、第１の描画条件で以前に描画された画像と第２の描画条件で新たに描画される画像とが重なり合う部分を、両者の描画条件を指定の比率により変更した別の描画条件で描画する重ね合わせ処理に関するものである。図示する例では、描画条件を描画色としている。指定の比率による変更について、以下、平均化処理を行なう例を説明する。

重ね合わせ処理を行う旨が指定されている場合には、図２２（Ａ）に示すように、以前に描画された画像と新たに描画される画像との重複部分が、両者の描画色を平均化した混合色に置き換えられる。一方、重ね合わせ処理を行わない旨が指定されている場合には、図２２（Ｂ）に示すように、新たに描画される画像の色に置き換えられる。これは図２１（Ａ）の上書き処理と同じである。

さらにここでは、後から描かれた画像が強調されるように色の混合比率を設定してもよい。すなわち、以前に描画された画像の第１の描画色と、新たに描画される画像の第２の描画色に対して、重み付け係数による加重平均を行って混合色を算出する。

第１の重複部分では、先に青色の電子ペン１で描かれた青色の線と、後から黄色の電子ペン１で描かれた黄色の線とが重なり合い、後から描かれた黄色が強調されるように、両方の色の混合比率（黄色：青色）を６：４とした黄緑色に置き換えられる。また、第２の重複部分では、先に黄色の電子ペン１で描かれた黄色の線と、後から青色の電子ペン１で描かれた青色の線とが重なり合い、後から描かれた青色が強調されるように、両方の色の混合比率（青色：黄色）を６：４とした青緑色に置き換えられる。

これにより、描画色の異なる別の電子ペン１で２つの線が描かれたことをユーザが容易に認識することができる。さらに、重複部分の色を時間的な先後関係に応じて変更することで、互いに交差する２本の線のいずれが後から描画されたかをユーザが容易に認識することができる。

なお、２色の混合比を、線の太さの割合に比例して設定するようにしてもよい。また、２つの線が交差して混合色に変化した部分にさらに別の線が交差する場合には、その交差部分を、元の混合色と新たな色とを混合した混合色に変更し、このような色変更を、線が交差する度に行うようにしてもよい。さらに、電子ペン１をイレーサーモードとした場合は、通常、後から描かれた領域が消去されるが、種々の消去モードを指定することができるようにする、例えば消去率を選択することで、後から描かれた領域の濃度を薄くすることや、消去模様を選択することで、消去模様によって部分的に消去させることもできる。

また、表示オブジェクトの画像編集を行う際に、複数の電子ペン１で１つの表示オブジェクトを同時にタッチした場合に、特殊な機能を割り当てるようにしてもよい。例えば、制御装置６が、複数の電子ペン１による同時タッチを検知すると、表示オブジェクトの画像処理（ハイライト、強調、色変換など）を行うようにする。また、制御装置６が、複数の電子ペン１による同時タッチを検知すると、それらの電子ペン１の属性（例えば描画色）をランダムに変更するようにする。これにより、表示オブジェクトにユーザが予期しない変化（インタラクション）が起こり、ブレーンストーミングやデザインの検討でアイデアのヒントやトリガになる効果が得られる。

本発明にかかる電子ペンシステムは、タッチ操作を行った指示物が電子ペンと指とのいずれであるかを間違いなく判別することができる効果を有し、タッチパネルのタッチ面に対する電子ペン及び指によるタッチ操作に応じた画像をタッチ面に表示させる電子ペンシステムなどとして有用である。

１ 電子ペン
２ タッチ面
３ タッチパネル体
４ 位置検出装置
５ 表示装置
６ 制御装置
１６ 無線通信部
１７ 描画制御部
１８ 表示制御部
１９ 主制御部
２１ 把持部
２２ ペン本体
２３ ペン先部
２４ 無線通信回路（ペン情報送信手段）
２５ 接続スイッチ
２６ 磁気センサー（タッチ状態検出手段）
２７ ペン制御回路
２８ 電源回路
２９ 電池
７１ 第１のメカニカルスイッチ
７２ 第２のメカニカルスイッチ
７４ スイッチ操作機構
７５ 第１のスイッチ操作部
７６ 第２のスイッチ操作部
８１ メカニカルスイッチ
８２ 操作ボタン（操作手段）
９１ 位置センサー（変位量検出手段）
１１１ 可変抵抗素子
１１２ 操作スイッチ
１７１ 指示物判別部（指示物判別手段）
Ｆ 指

Claims (13)

1. 電子ペンと、この電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を備えたタッチパネル体と、前記タッチ面に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化からタッチ位置を検出する位置検出装置と、前記タッチ面を表示画面として所要の画像を表示する表示装置と、前記位置検出装置から取得した位置検出情報及び前記電子ペンの属性に応じた画像を前記表示装置に表示させる制御装置と、を備えた電子ペンシステムであって、
   前記電子ペンは、所定のペン情報を前記制御装置に送信するペン情報送信手段と、互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部と把持部との電気的接続を断続する接続スイッチと、前記タッチ面に対するタッチ状態を検出するタッチ状態検出手段と、を備え、前記タッチ状態検出手段がタッチ状態を検出するのに応じて前記ペン情報送信手段から前記制御装置にペン情報を送信し、その後、前記接続スイッチをオンとしてペン入力可能状態となるようにし、
   前記制御装置は、前記位置検出装置から位置検出情報を受信した際に、その位置検出情報が前記電子ペン及び指のいずれによるものかを判別する指示物判別手段を備え、この指示物判別手段は、前記電子ペンからのペン情報を受信した後に前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を前記電子ペンによるものと判断し、一方、前記電子ペンからのペン情報を受信することなく前記位置検出装置からの位置検出情報を受信した場合には、その位置検出情報を指によるものと判断することを特徴とする電子ペンシステム。
2. 前記電子ペンは、前記接続スイッチである電子スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段を備え、このスイッチ制御手段は、前記タッチ状態検出手段によりタッチ状態が検出されてから所定時間経過した後に、前記電子スイッチをオンとすることを特徴とする請求項１に記載の電子ペンシステム。
3. 前記電子ペンは、前記接続スイッチである電子スイッチをオンオフ制御するスイッチ制御手段を備え、このスイッチ制御手段は、前記タッチ状態検出手段により検出される非タッチ状態が所定時間継続したところで、前記電子スイッチをオフとすることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の電子ペンシステム。
4. 前記タッチ状態検出手段となる第１のメカニカルスイッチと、前記接続スイッチとなる第２のメカニカルスイッチと、タッチ操作時の前記ペン先部の変位に連動して前記第１・第２のメカニカルスイッチをオンオフ操作するスイッチ操作機構とを備え、前記スイッチ操作機構は、前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じたペン先部の後退変位に連動して、先に前記第１のメカニカルスイッチをオンとし、ついで前記第２のメカニカルスイッチをオンとすることを特徴とする請求項１に記載の電子ペンシステム。
5. 前記接続スイッチとなるメカニカルスイッチを、ユーザの操作により常時オンとする操作手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンシステム。
6. 前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段として、前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じた前記ペン先部の変位量を検出する変位量検出手段を備え、この変位量検出手段により検出されたペン先の変位量が付加されたペン情報を前記制御装置に送信し、
   前記制御装置は、前記電子ペンからのペン情報を受信することで取得したペン先部の変位量に応じた所定の処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子ペンシステム。
7. 前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となった後に、その非タッチ状態が所定時間継続する前に、再度タッチ状態となった場合には、ペン情報を送信せず、
   前記制御装置は、連続したタッチ操作による一連の位置検出情報が消失するストローク入力の終点を検出した後に、新たなストローク入力の始点を検出すると、その２つのストローク入力が所定の近接条件を満足する場合に、新たなストローク入力をその近接するストローク入力と同じ指示物によるものと判断することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子ペンシステム。
8. 前記制御装置は、連続したタッチ操作による一連の位置検出情報が消失するストローク入力の終点を検出した後に、新たなストローク入力の始点を検出すると、その２つのストローク入力が所定の近接条件を満足する場合に、新たなストローク入力をその近接するストローク入力と同じ指示物によるものと判断し、近接条件を満足する以前のストローク入力が存在しない場合は、ユーザに指示物を指定させる確認画面を前記表示装置に表示させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子ペンシステム。
9. 前記近接条件は、ストローク入力の終点を検出してから新たなストローク入力の始点を検出するまでの経過時間、及びストローク入力の終点と新たなストローク入力の始点との離間距離のいずれか一方あるいは双方について設定されることを特徴とする請求項７若しくは請求項８に記載の電子ペンシステム。
10. 前記電子ペンは、前記タッチ状態検出手段による検出結果がタッチ状態から非タッチ状態となるのに応じて、非タッチ状態を示すペン情報を前記制御装置に送信し、
    前記制御装置は、ストローク入力の終点を検出するのと略同時に、前記電子ペンからの非タッチ状態を示すペン情報を受信した場合には、そのストローク入力を電子ペンによるものと判断し、一方、ストローク入力の終点を検出するのと略同時に、前記電子ペンからのペン情報を受信することができなかった場合には、そのストローク入力を指によるものと判断することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の電子ペンシステム。
11. 電子ペン及び指によるタッチ操作が行われるタッチ面を表示画面とし、前記タッチ面に対する導電体の接近または接触に応じた静電容量の変化から検出されるタッチ位置及び前記電子ペンの属性に応じた画像を前記表示画面に表示させるよう制御する制御装置に、所定のペン情報を送信する電子ペンであって、
    互いに電気的に遮断された状態で設けられたペン先部と把持部との電気的接続を断続する接続スイッチと、前記タッチ面に対する当該電子ペンのタッチ状態を検出するタッチ状態検出手段とを備え、
    前記タッチ状態検出手段がタッチ状態を検出するのに応じて前記制御装置にペン情報を送信し、その後、前記接続スイッチをオンとして前記ペン先部と前記把持部とを電気的に接続することによりタッチ位置を検出可能とすることを特徴とする電子ペン。
12. 前記タッチ状態検出手段により検出される非タッチ状態が所定時間継続したところで、前記接続スイッチをオフとして前記ペン先部と前記把持部とを電気的に切断することを特徴とする請求項１１に記載の電子ペン。
13. 前記タッチ状態検出手段となる第１のメカニカルスイッチと、前記接続スイッチとなる第２のメカニカルスイッチとを備え、
    前記ペン先部をタッチ面に押し当てるのに応じたペン先部の後退変位に連動して、先に前記第１のメカニカルスイッチをオンとし、ついで前記接続スイッチをオンとすることを特徴とする請求項１１若しくは請求項１２に記載の電子ペン。

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